6.2. A víz körforgása

A Földön a víz különböző halmazállapotban, négy közegben (tározóban) fordul elő. Legnagyobb mennyiségben a Föld óceánjaiban és tengereiben található (6.2. táblázat). Ennél két nagyságrenddel kevesebb, de közel azonos a sarki és a magashegységi jégtakarók, valamint a folyók és tavak vízkészlete. Legkisebb mennyiségben víz a légkörben található. A 6.2. táblázat utolsó oszlopában megadtuk az ún. tartózkodási időt is, amely az adott tározóban lévő víz tömegétől, valamint a tározóba történő be- és kijutás sebességétől függ. A tartózkodási idő az az átlagos időtartam, amelyet egy vízmolekula egy adott tározóban eltölt.

6.2. táblázat: A földi vízkészlet legfontosabb tározói

tározó

víztömeg [kg]

a teljes víztömeghez viszonyított arány [%]

tartózkodási idő

óceánok, tengerek

1338,1·106

96,56

3050 év

szárazföldi vizek

23,6·106

1,70

220 év

jégtakaró

24,6·106

1,73

12000 év

légkör

1,3·104

<0,01

10 nap

Hosszabb időszakra átlagolva az egyes tározókban a víz mennyisége állandó. Az óceánok és tengerek vízforgalmát döntően a párolgás és a lehulló csapadék határozza meg (6.3. ábra).

 

6.3. ábra: A hidrológiai ciklus elemei. Tározók (ezek km3-ben megadva): tengerek, óceánok, szárazföldi víz (felszíni és felszín alatti vizek), krioszféra (hó- és jégtakaró). Áramok(ezek km3/év-ben megadva): csapadék, párolgás.

A párolgás és a csapadék mennyisége közötti különbözetet a szárazföldi vizek felszíni és felszín alatti lefolyása egyenlíti ki. A szárazföldre több csapadék hullik, mint amennyi a felszínről elpárolog. A párolgás történhet közvetlenül a talajról is, de a folyamatban igen fontos szerepe van a növénytakarónak. A többlet folyékony halmazállapotban visszaáramlik az óceánokba, tengerekbe. Legkisebb vízforgalma a jégtakarónak van. Ennek az az oka, hogy a jéggel fedett területeken csak nagyon kevés csapadék hullik, továbbá a lefolyást gyakorlatilag a gleccserek olvadása vagy az óriás jégtábláknak a sarki jégtakaróról történő leszakadása jelenti.

Egy adott terület vízforgalma az alábbi összefüggéssel írható fel:

,

(6.3)

ahol C és c az adott területre időegység alatt jutó makro-, illetve mikrocsapadék (lásd 6.6. fejezet), F és P pedig az időegység alatt lefolyó, valamint elpárolgó vízmennyiség. Általában C >> c, azaz a mikrocsapadék elhanyagolható a makrocsapadék mellett. Ez a feltétel csak a sivatagos tájakon nem teljesül, ahol a mikrocsapadék mennyisége többnyire felülmúlja a makrocsapadék mennyiségét. Ha eltekintünk a lefolyástól, akkor a terület vízháztartását a csapadék és a párolgás egymáshoz viszonyított aránya határozza meg. A párolgás mértéke a felszínről elpárologtatható vízmennyiségen kívül csak attól függ, hogy mennyi energia érkezik az adott területre napsugárzás formájában. Ezen energia által maximálisan elpárologtatható vízmennyiség az ún. potenciális párolgás:

,

(6.4)

ahol E a felületegységre időegység alatt érkező energia, Lp pedig az 1 kg víz elpárologtatásához szükséges energia (≈ 2,6·106 J/kg). (A tényleges párolgás értéke vízfelszín, illetve vízzel telített talajfelszín felett megegyezik a potenciális párolgással, de szárazabb talaj felett ennél kisebb, esetleg nulla.) A potenciális párolgás és a csapadék egymáshoz viszonyított aránya az ún. ariditási index:

.

(6.5)

Ha a H H > 1, akkor száraz. Ha a potenciális párolgás értéke meghaladja a csapadék mennyiségének háromszorosát, akkor már sivatagi éghajlatról beszélünk.